Obtención, caracterización y evaluación in vitro de nanoplexos de chitosan-atorvastatina, y su impacto en la disolución

RESUMEN En el presente estudio se evaluó el uso e impacto de los nanoplexos de chitosán cargados con atorvastatina, con el propósito de estudiar su efecto sobre la solubilidad y la velocidad de disolución de este fármaco, ya que con una solubilidad acuosa de 20.4 μg/ml a pH 1.2 y de 1.23 mg/ml a pH 6.0, y un logP de 5.7 está clasificado como un fármaco clase II (baja solubilidad, alta permeabilidad), de acuerdo con el sistema de clasificación biofarmacéutica (SCB). La atorvastatina es un fármaco aprobado para el tratamiento de la hipercolesterolemia, el cual es un problema de salud pública que en los últimos años ha ido aumentando y es una de las principales causas de muerte a nivel nacional, debido a los problemas cardiovasculares que provoca. Un nanoplexo es una nanopartícula polimérica formada mediante la interacción electrostática entre un fármaco ionizable y un polielectrolito de carga opuesta, generalmente polímeros sintéticos o naturales iónicos o con grupos ionizables en sus monómeros. En el proyecto se realizó la optimización de los nanoplexos con base en un diseño experimental factorial 24, empleando como factores la cantidad de fármaco (15 y 30 mg), la cantidad de chitosán (6 y 150 mg), el tipo de estabilizante (Brij 58 o Pluronic F68) y la concentración de estabilizante (0.5 y 1.5 %). Ya optimizados por metodología de superficie de respuesta (MSR), los nanoplexos se prepararon disolviendo 22 mg de atorvastatina en 3 ml de metanol y 22 mg de chitosán en 30 ml de una solución de buffer de acetatos pH 5.3 y ácido acético al 1 %. Empleando el método de nanoprecipitación la solución de atorvastatina fue vertida gota a gota a la solución de chitosán, rápidamente y bajo homogenización a 15,000 rpm, durante 10 minutos. Las nanopartículas se recuperaron mediante centrifugación, posteriormente se caracterizaron determinando la talla promedio (DLS), el potencial Z (MEF), la morfología (SEM), la eficiencia de complejación (UV), la interacción de componentes (DSC, IR), la cristalinidad (XRD), la solubilidad en condiciones de saturación y el perfil de disolución in vitro a pH 1.2 y 6.8. Los resultados evidenciaron nanoplexos esféricos sólidos, con un tamaño de 431.53 ± 12.64 nm y un potencial Z de 36.3 ± 1.0 mV. La eficiencia de complejación obtenida fue de 85.29 ± 0.60 % con un rendimiento del 66 ± 1.2%. Los espectros de rayos (XRD), calorimetría diferencial de barrido (DSC) e infrarrojo (IR) indicaron que existe una interacción entre el polímero y el fármaco, y sin cambios químicos estructurales. Los perfiles [RESUMEN] 10 de junio de 2018 2 de disolución a pH 1.2 mostraron que tanto la atorvastatina libre, como la encapsulada en los nanoplexos, se disuelve aproximadamente el 90 % en 24 horas, en contraste con los perfiles a pH 6.8 donde el 100 % de fármaco libre se disuelve a los 30 minutos, mientras que el incluido en los nanoplexos se libera el 100 % en 24 horas. La solubilidad de la atorvastatina en los nanoplexos en condiciones saturadas muestra un aumento de hasta cinco veces más con respecto a la solubilidad acuosa. En conclusión, se obtuvieron nanoplexos de chitosán cargados con atorvastatina con propiedades tecnológicas para ser formulados en sistemas de liberación modificada, con un impacto positivo en la solubilidad y velocidad de disolución, los cuales pueden ser empleados en la formulación de formas farmacéuticas para diferentes vías de administración, incluida la vía parenteral, en las que habría un ajuste o reducción de la dosis y una menor frecuencia de administración.

SUMMARY In the present study, the use and impact of chitosan nanoplexes loaded with atorvastatin were evaluated, with the purpose of studying its effect on the solubility and dissolution rate of atorvastatin, since it has a solubility of 20.4 μg / ml at pH 1.2 and of 1.23 mg / ml at pH 6.0, which is why it is classified as a class II drug (low solubility, high permeability) according to the biopharmaceutical classification system (SCB). Atorvastatin is an approved drug for the treatment of hypercholesterolemia, which is a public health problem that in recent years has been increasing and is one of the leading causes of death nationwide, due to the cardiovascular problems it causes. A nanoplex is a polymeric nanoparticle formed by the electrostatic interaction between an ionizable drug and a polyelectrolyte of opposite charge, generally synthetic or natural ionic polymers or with ionizable groups in their monomers. In the project, the optimization of nanoplexes was carried out using a factorial design 24, using as factors the amount of drug (30 mg, 15 mg), the amount of chitosan (6 mg, 150 mg), the type of stabilizer (Brij 58, Pluronic F68) and the stabilizer concentration (1.5%, 0.5%). Already optimized by response surface methodology (MSR), the nanoplexes already optimized, the nanoplexes were prepared by dissolving 22 mg of atorvastatin in 3 ml of methanol and 22 mg of chitosan in 30 ml of a buffer solution of acetates pH 5.3 and acid 1% acetic acid. Using the nanoprecipitation method, the atorvastatin solution was poured drop by drop into the chitosan solution, rapidly and under homogenization at 15,000 rpm for 10 minutes. The nanoparticles were recovered by centrifugation, then characterized by determining the average size (DLS), the Z potential (MEF), the morphology (SEM), the complexing efficiency (UV), the interaction of components (DSC, IR), the solubility under saturation conditions and the in vitro dissolution profile at pH 1.2 and 6.8. The results showed solid spherical nanoplexes, with a size of 431.53 ± 12.64 nm and a Z potential of 36.3 ± 1.0 mV. The efficiency of complexation obtained was 85.29 ± 0.60% with a yield of 66 ± 1.2% the spectra of rays (XRD), differential scanning calorimetry (DSC) and infrared (IR) showed that there is an interaction between the polymer and the drug, but without structural chemical changes. The dissolution profiles at pH 1.2 showed that both free atorvastatin and encapsulated in the nanoplexes dissolves approximately 90% in 24 hours in contrast to the profiles at pH 6.8 where 100% of free drug dissolves 30 minutes, while the [SUMMARY] 10 de junio de 2018 4 one included in the nanoplexes is released 100% in 24 hours. The solubility of atorvastatin in the nanoplexes under saturated conditions shows an increase of these five times more with respect to the aqueous solubility. In conclusion, chitosan nanoplexes loaded with atorvastatin with technological properties were obtained to be formulated in modified and controlled release systems, with a positive impact in the reduction of the dose and frequency of administration of atorvastatin.